Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. Обзор литературы 10
Резюме по обзору литературы 37
ГЛАВА 2. Материалы и методы исследования 39
2.1. Общая характеристика исследуемого материала 39
2.2. Методы исследования
2.2.1. Анатомическое препарирование 42
2.2.2. Макроскопическая морфометрия 42
2.2.3 Обзорная рентгенография
2.2.4. Магнитно-резонансная томография 49
2.2.5. Гистологические исследования .50
2.2.6. Статистический анализ полученных данных 50
ГЛАВА 3. Результаты собственных исследований и их обсуждение 51
3.1. Макроморфология поясничного отдела позвоночника 51
3.1.1. Макроморфология костного остова поясничного отдела позвоночника .51
3.1.2. Отношение отделов поясничного отдела позвоночника .52
3.1.3. Механизмы подвижности поясничного отдела позвоночника
3.1.4. Результаты биомеханических исследований 57
3.1.5. Макроморфология мышечно-связочного аппарата поясничного отдела позвоночника .61
3.1.6. Макроморфология связочного аппарата поясничного отдела позвоночника 70
3.2. Микроморфология тканей поясничного отдела позвоночника 80
3.2.1. Микроморфология межпозвонковых дисков 80
3.2.2. Микроморфология ножек диафрагмы 89
3.2.3. Микроморфология вентральной продольной связки .94
3.3.Структурные изменения и компенсаторные преобразования позвоночного двигательного сегмента 99
3.4. Клинико-морфологические корреляции при анализе состояния структур поясничного отдела 107
Заключение 113
Выводы 114
Рекомендации по использованию научных выводов 117
Сведения о практическом использовании результатов 118
Список литературы 119
- Методы исследования
- Магнитно-резонансная томография
- Механизмы подвижности поясничного отдела позвоночника
- Микроморфология вентральной продольной связки
Методы исследования
Положение этих точек у некоторых представителей нестабильное и может смещаться на 1-3 мм. Иннервация БАТ осуществляется шейными и грудными спинномозговыми нервами и нервами плечевого сплетения. Кровоснабжение – ветвями грудной аорты, позвоночной артерией, межреберными, грудоспинной и бронхиальной артериями (БАТ в области 4-7 грудных позвонков). Приток крови происходит по грудной артерии, от которой отходит бронхиальная и дорсальные межреберные артерии. Отток крови осуществляется по межпозвоночным и межреберным венам и краниальной полой веной. Эпидермис в области биологически активных точек имеет 4 слоя за счет сильного слияния рогового и блестящего слоев, а сосуды микроциркуляторного русла характеризуются крупным диаметром [45, 87].
Нами обнаружены малочисленные данные, касающиеся морфологии позвоночного канала у собак. Так, он достигает максимальной ширины в области 2-6 поясничных сегментов [19, 27, 28, 44, 118].
Медицинские исследования показали, что в онтогенезе в эпидуральном пространстве позвоночного канала формируется коллагеново-эластический каркас, который фиксируется к стенкам позвоночного канала, мешку из твердой оболочки спинного мозга, стенкам эпидуральных вен, артерий и дренажных щелей, что является морфофункциональной основой взаимовлияний и взаимодействия венозной, лимфатической и ликворной систем, а так же связующим звеном сосудов эпидурального пространства и дурального мешка со стенками позвоночного канала [50, 51].
Интерес представляют данные о макроморфологии межпозвонковых отверстий. Так, межпозвонковые отверстия в поясничном отделе имеют треугольную форму, в отличие от грудного, где они округлые. Диаметр межпозвонковых отверстий доминирует в шейном отделе, а наименьших значений он достигает в поясничном; у собак диаметр межпозвонковых отверстий относительно размеров тел позвонков уступает таковому у кошек, что связано с архитектурными особенностями позвонков и различной функциональной нагруженностью отделов. С возрастом диаметр отверстий уменьшается [64]. В краниальной части грудного отдела у куньих визуализируются отверстия для грудных позвоночных артерии и вены. Эти отверстия аналогичны поперечному каналу в шейном отделе, что связано с увеличением подвижности в области первых грудных позвонков [46, 52, 53, 59, 78].
Достаточно подробно в доступной литературе освещен вопрос о строении межпозвонковых дисков у млекопитающих. Показано, что межпозвонковые хрящевые прокладки являются связующим звеном между телами позвонков и обеспечивают подвижность и гибкость позвоночника. В их составе различают пульпозное ядро и фиброзное кольцо, а в межпозвонковых дисках у лошади пульпозное ядро отсутствует [12].
Пульпозное ядро заключено в полость, содержащую небольшое количество жидкости, напоминающей синовиальную. Такая же жидкость содержится и в самом ядре, представленном мукоидной желатинообразной массой [7]. Пульпозные ядра у человека, собаки, кролика, крысы, тушканчика содержат нотохордальные клетки. У животных единственной клеточной формой пульпозного ядра являются отростчатые клетки нотохорды, объединённые в группы наподобие синцития. [49, 54, 55, 88, 91, 122, 129, 132, 143, 150]. Эти клетки первичной ткани пульпозного ядра у животных являются наибольшими по объему в межпозвонковых дисках с плотным ядром с большим количеством гетерохроматина и вакуолизированной цитоплазмой [76, 90]. Нотохордальные пузырчатые клетки в физиологических условиях бедны внутриклеточными органоидами и характеризуются пониженной биосинтезирующей активностью, поддерживая определенный уровень гомеостаза ткани пульпозного ядра [49, 54, 55, 88, 91, 122, 129, 132, 143, 150]. Нотохордальные клетки пульпозного ядра экспрессируют эпителиальные (цитокератин 8) и мезенхимальные (аггреканан, металлопротеиназы) маркеры и компоненты внеклеточного матрикса, а так же ферменты, его разрушающие (аггреканазы), за счет чего происходит его ремоделирование внеклеточного [11].
Пульпозное ядро у собак содержат мало нотохордальных клеток, которые исчезают во время коллагеновых и хрящевых изменений [103, 116].
В межклеточном веществе пульпозного ядра животных отсутствуют коллагеновые и эластические волокна [49, 54, 55, 88, 91, 122, 129, 132, 143, 150].
Существует мнение, что к составляющим межпозвонкового диска еще и две гиалиновые пластинки [7]. Межпозвонковые диски собак морфологически напоминают межпозвонковые диски новорожденных детей [150].
В пульпозном ядре межпозвонковых дисков человека различают хондроциты с характерной зоной разрежения основного вещества, хондробласты, фибробласты и клетки хорды. У новорожденных детей в пульпозном ядре кроме клеток хорды содержатся также фибробластические, хондробластические, хрящевые и фибробластоподобные клетки, а в межклеточном веществе – микрофибриллы и коллагеновые фибриллы диаметром 20 нм. В юношеском и зрелом возрасте преобладают хрящевые клетки. С возрастом в пульпозном ядре существенно снижается и общее количество клеток. На периферии пульпозного ядра к концу первого года жизни вместе с развитием мышечно-связочного аппарата появляются эластические волокна.
Магнитно-резонансная томография
Гистологические исследования межпозвонковых дисков и мышечно-связочного аппарата осуществляли по классическим методикам (Автандилов Г.Г., 1990). Для приготовления гистологических препаратов, из позвоночных двигательных сегментов, после их декальцинации в 10% азотной кислоте, вырезали образцы в продольном и поперечном сечении межпозвонкового диска вместе с дорсальной и вентральной продольными связками. Выполняли разрез ветвей ножек диафрагмы в продольном сечении, а в поперечном сечении каждую ветвь в нескольких точках, наименее и наиболее удаленных от точки фиксации к позвоночнику. Образцы промывали в воде в течение суток, обезвоживали в спиртах возрастающей концентрации, помещали на 3 часа в этиловый спирт - эфир и заключали в целлоидин. Гистологические срезы толщиной 10-12 мкм окрашивали гематоксилином и эозином, пикрофуксином по Ван-Гизону.
Светооптическое изучение гистологических срезов, окрашенных гематоксилином и эозином, проводили при помощи микроскопа «Nikon» и сертифицированной программы «Image Scope».
При изучении структурной организации межпозвонкового диска определяли количество соединительнотканных клеток в пульпозном ядре и фиброзном кольце, а также величины углов между пучками волокон соединительнотканных пластин фиброзного кольца и плотность их упаковки. При изучении структурной организации вентральной продольной связки и ножек диафрагмы определяли толщину пучков их волокон и величину угла волны в разных топических зонах, состояние окружающих тканей.
Полученные экспериментальные данные подвергали общестатис тической обработке общепринятым методом с вычислением средней арифметической и ошибки средней арифметической. Достоверность результатов оценивали с использованием критериев Стьюдента с принятием вероятности p0,05 (Лакин Г.Ф., 1990; Самотаев А.А., Фенченко Н.Г., Сиразетдинов Ф.Х., 2009) при помощи стандартных программ «Statistica», «Microsoft Excel».
При морфометрии костного остова поясничного отдела позвоночного столба установлено, ч то длина тел позвонков увеличивается в каудальном направлении, достигает максимального значения в области пятого поясничного позвонка, затем этот показатель вновь снижается независимо от возраста и породной принадлежности животных (рисунок 14, таблица 1 приложений). Ширина тел поясничных позвонков также возрастает в каудальном направлении (рисунок 15, таблица 2 приложений).
Морфометрические показатели ширины тела поясничного позвонка у изучаемых представителей Canidae, мм. Различия между сравниваемыми величинами достоверны (p0,05). Высота тел позвонков с остистыми отростками позвонков поясничного отдела неодинакова. Максимального значения этот показатель достигает на 4-м поясничном позвонке у всех изучаемых пород, затем снижается. При этом высота тел позвонков плавно увеличивается в каудальном направлении (рисунок 16, 17, 18, таблица 3, 4, 5 приложений).
Морфометрические показатели высоты тела поясничного позвонка с остистым отростком у изучаемых представителей Canidae, мм. Различия между сравниваемыми величинами достоверны (p0,05). Рисунок 18. Морфометрические показатели тела и остистого отростка поясничного позвонка у изучаемых представителей Canidae, мм. Различия между сравниваемыми величинами достоверны (p0,05).
Известно, что длина поясницы играет важную роль в биомеханике стато-локомоторного акта животного. Принято считать, что удлинение отдела снижает продуктивность поступательных движений, то есть скоростные качества проигрывают при беге, но в то же время обеспечивает выигрыш в силе [13, 27, 36, 44, 46, 52, 53, 78]. Полностью разделяя э то положение, мы обнаружили внутрипородные различия в пропорциях отделов позвоночника, связанные с формообразующим влиянием экстерьерных форм аллюров у собак разных пород. Так, у собак крупных пород (среднеазиатская овчарка, борзая) поясничный отдел максимален по показателям длины, а самый короткий – у мелких (такса, пекинес) (рисунок 19, таблица 6 приложений). Рисунок 19. Морфометрические показатели длины поясничного отдела, %.
При биомеханическом анализе установлено, что наивысшая подвижность поясницы в средней сагиттальной плоскости характерна для краниальной части отдела, в то время как для каудальной час ти - во фронтальной не зависимо от породной принадлежности животных. Этот факт может быть связан с топическими особенностями суставных отростков позвонков: в краниальной части отдела они приближены друг к другу, что уменьшает амплитуду сгибательных движений во фронтальной плоскости (рисунок 20). Экстензия поясничного отдела позвоночника ограничена упором остис тых отростков в дужку соседнего позвонка (рисунок 21, 22), в то время как флексия – надостистой, межостистой связками, и связками, прикрепляющимися к добавочным отросткам позвонков (рисунок 23, 24), максимально развитыми в краниальной части отдела. Высокая подвижность пояснично-крестцового отдела может быть связана с наличием здесь широкопоставленных в косой плоскости суставных отростков (рисунок 20).
Механизмы подвижности поясничного отдела позвоночника
Между 6 и 7 поясничными позвонками грыжа была обнаружена в 2 случаях, этот участок характеризуется меньшей подвижностью, а, следовательно, и меньшим риском возникновения повреждений. Кроме того, вентральная продольная связка достигает максимального развития в области позвоночных двигательных сегментов, расположенных каудальнее прикрепления ножек диафрагмы, то есть с 5 по 7 поясничные позвонки. Она является дополнительным амортизатором при флексорно-экстензорных движениях поясничного отдела.
В области с максимальной подвижностью между последними грудными и первыми поясничными позвонками нами обнаружены единичные компенсаторные преобразования, инициирующие возникновение грыж межпозвонковых дисков на уровне Th12-L2.
Относительно часто, почти в 6,3% от общего числа неврологических нарушений, регистрируют грыжи диска в области L7-S1, что проявляется клинической манифестацией по типу конского хвоста. В этом отделе нами выявлено максимальное количество спондилёзов (до 20,4% от числа всех спондилезов), что коррелирует с его высокой подвижностью. Эти данные ассоциируются с исследованиями других авторов [33, 49], согласно которым экструзии и протрузии диска в данном отделе ПС самая распространенная неврологическая патология у собак: ее наблюдают у каждой четвертой таксы (24 %) (рисунок 100, таблица 27 приложений).
Нами отмечено, что остеофитозы и спондилезы изменяют механизм подвижности позвоночного двигательного сегмента, ч то выражается в препятствии сжатия диска и снижении риска возникновения грыжи межпозвонкового диска, а фиксирующий гиперостоз полностью выключает подвижность сегмента (рисунок 101, 102, 103, 104, таблица 28 приложений).
В результате биомеханических исследований были выделены 3 группы животных, характеризующихся различной степенью подвижности позвоночника: 1 группа – собаки с максимальной степенью подвижности позвоночника. У особей этой группы индекс кривизны по своему цифровому выражению соответствует у них таковому у волка. При этом вентральная продольная связка и межпозвонковые диски имеют хорошее структурное оформление. Массивная краниальная ветвь большой поясничной мышцы прикрепляется к поперечно-реберному отростку четвертого поясничного позвонка. Связочный аппарат характеризуется структурной адаптированностью к биомеханическим нагрузкам. Она выражается в количественном увеличении сухожильных ветвей ножек диафрагмы и площади их фиксации, утолщении пучков волокон диафрагмальных ножек и вентральной продольной связки, и так же в уменьшении угловых параметров их волны, за счет чего эти структурные образования приобретают резерв длины при растяжении. В местах контакта вентральной продольной связки и концевых пластин тела позвонка признаков остеофитоза и дегенерации межпозвонковых дисков нам обнаружить не удалось. Структурные компенсаторные перестройки (спондилез тел позвонков) были выявлены у животных старшей (15 лет и более) возрастной группы. У животных с высокой степенью подвижности позвоночника (колли) показатели флексионного изгиба грудопоясничного отдела значительно выше, чем поясничного. При этом у представителей этой группы с сильноразветвленными ножками диафрагмы не обнаружено компенсаторных преобразований позвоночника, в то время как при слабо дифференцированных ножках в области их прикрепления выявлен спондилез тел позвонков. 2 группа - собаки со средней степенью подвижности позвоночника, выявленной на основании анализа индекса кривизны. У животных этой группы установлена зависимость между степенью подвижности поясницы и состоянием мышечно-связочного аппарата, межпозвонковых дисков и тел позвонков.
У особей с большой амплитудой движений в грудопоясничном отделе со слабой степенью экстензии поясничного отдела (ирландский сеттер), или наоборот при снижении подвижности грудопоясничного отдела, но с хорошей степенью экстензии поясницы (борзая, пекинес) обнаружено наличие спондилезов в области прикрепления ножек диафрагмы. При этом поясничный отдел характеризуется слабой обмускуленностью, наличием остеофитоза и дегидратации межпозвонковых дисков. У молодых животных (борзая) с аналогичной характеристикой подвижности позвоночника компенсаторных преобразований не обнаружено, а с возрастом прогнозируется наличие фиксирующих гиперостозов. 3 группа - собаки со слабой степенью подвижности позвоночника (немецкая овчарка, такса). У животных этой группы выявлена трансформация мышц из динамического типа в статический, что подтверждается недоразвитием большой поясничной мышцы. При снижении количества сухожильных ветвей ножек диафрагмы и площади их фиксации, а так же при уменьшении толщины пучков сухожильных волокон ножек диафрагмы и вентральной продольной связки и возрастании угловых параметров их волны в зрелом возрасте зафиксированы остеофитозы и спондилез на уровне L7-S1, у особей старше 7-8 лет спондилезы и гиперостозы в различных сегментах поясничного отдела. При этом межпозвонковый диск теряет свои амортизационные свойства, пульпозное ядро подвергается процессам дегидратации и обызвествления, объем его снижается, в нём локализуются щелевидные полости с повышенной базофилией, а граница между пульпозным ядром и фиброзным кольцом теряет свое структурное оформление (рисунок 105, 106, 107).
Микроморфология вентральной продольной связки
Установлены закономерности строения и особенности структурных преобразований грудопоясничного отдела позвоночника у собак. На основании сравнительного анализа структурно-функционального состояния грудопоясничного отдела позвоночного столба у собак с его максимальной степенью подвижности и волков, избранных в качестве эквивалента природной нормы строения изучаемого отдела, разработаны объективные критерии оценки функционального состояния его структур и прогнозирования возникновений повреждений, адаптационно компенсаторных преобразований и развития вертебральных и вертеброгенных дискинезий.
Выявлено, что при снижении степени подвижности позвоночного столба и отсутствии регулярной динамической активности межпозвонковые диски приобретают признаки дегенерации, приводящие к возникновению компенсаторных преобразований. При этом собаки хондродистрофичных пород анатомически в большей степени подвержены возникновению у них грыжи межпозвонкового диска даже при наличии признаков компенсации или в случае их отсутствия.
Показано, что у собак заводского разведения с надлежащими биомеханическими характеристиками позвоночного столба, пребывающих в условиях гипокинезии, по-сравнению с особями аборигенного происхождения инволюция его структур дебютирует в более ранние возрастные периоды.
Таким образом, у собак с ярко выраженной подвижностью позвоночника, независимо от возраста и в некоторых случаях породных особенностей, замедляются процессы старения позвоночных структур. Нельзя исключить, что животные с биомеханическим совершенством поясничного отдела позвоночного столба и регулярной биодинамической активностью в меньшей степени подвержены его повреждениям.
1. Представлена морфобиомеханическая характеристика позвоночника у представителей собачьих (собака, волк), как единой биомеханической системы, включающей костный остов, связочный и мышечный аппараты с учетом видовых, возрастных, породных и внутрипородных особенностей изучаемых животных.
2. Индекс кривизны поясничного отдела позвоночника является одним из объективных критериев оценки степени его подвижности: его увеличение соответствует возрастанию подвижности изучаемого отдела позвоночного столба.
3. Установлена взаимосвязь между степенью подвижности поясничного отдела позвоночника и морфофункциональным состоянием мышечно-связочного аппарата этой области. У представителей собачьих с максимальной степенью подвижности поясничного отдела позвоночника выявлено хорошее структурное оформление дорсального и вентрального мышечных тяжей и межпозвонковых дисков, увеличение площади фиксации ножек диафрагмы, подтвержденное количественным увеличением их сухожильных ветвей, а так же утолщением пучков волокон и уменьшением угловых параметров их волны у ножек диафрагмы и вентральной продольной связки.
4. Уменьшение подвижности и обмускуленности поясничного отдела сопровождается проявлением остеофитоза, спондилеза тел позвонков, а так же трансформацией мышц из динамического типа в статический и деструкцией межпозвонковых дисков.
5. У собак городского содержания, достигших периода полового созревания, по сравнению с волком, в строении поясничного отдела позвоночника выявлен комплекс структурных преобразований, снижающих биомеханические потенции данной области. Они выражаются в удлинении (на 5,4%) поясницы относительно длины всего позвоночного столба у собак крупных пород и укорочении (на 2,3%) его у собак мелких пород, снижении (на 7,8% у собак крупных пород и на 19,2% у мелких) индекса массивности большой поясничной мышцы.
6. У животных старше шести лет выявлены адаптационно-компенсаторные преобразования позвоночника в виде остеофитоза, спондилеза и фиксирующего гиперостоза, направленные на оптимизацию опорных функций сегментов за счет их фиксации даже с утратой двигательных возможностей отдела в целом. В зонах с наибольшей обремененностью позвоночника (пояснично-крестцовый отдел и область прикрепления ножек диафрагмы) выявлено максимальное количество подобного рода структурных компенсаторных преобразований.
7. Снижение упруго-деформативных свойств вентральной продольной связки и ножек диафрагмы, подтверждающееся возрастанием угловых параметров волны и утоньшением пучков их сухожильных волокон у собак с малоподвижным позвоночником, является морфобиомеханической предпосылкой развития повреждений грудопоясничного отдела позвоночника в зонах его наименьшей устойчивости.
